摘 要

波纹管在石油工业管道中扮演着举足轻重的角色，是使得管道实现高低温液体传输的重要补偿连接构件。软件的应用对计算有着非比寻常的意义。而本文简单介绍了波纹管，并通过对GB12777-2008里面公式的参数的分析研究，基本掌握了波纹管的设计和计算。用Visual Basic6.0对矩形波纹管设计软件进行编制。通过人工的设计计算与软件设计计算的对比，进一步验证了软件的准确性与可行性。本文还完成了相关设计的图纸的设计工作。而这其中包含3张A1图纸，介绍的是关于矩形波纹管膨胀节零件的图纸，通过具体的图形展现了矩形波纹膨胀节的设计软件编制，而这对于本次设计来说，有着更直观、更具象的意义。

关键词：波纹管 膨胀节 Visual Basic6.0

Programming of Design Software for rectangle bellows expansion joint

Abstract

Bellows play an very important role in petroleum industry in the pipeline. It is an important compensation connection component for the pipeline to realize the high and low temperature liquid transmission. This paper simply introduces the bellows. And this article use GB12777-2008 to show how to calculate the data about bellows. Next, I use visual basic 6.0 to design and calculate. What’s more, I have compared calculation of software and me, which prove the correction of software. And this article also include three pictures of A1,which are concerned about designation of rectangle bellows. And these pictures have audio-visual meaning and concretization.

Key words: Bellows; Expansion joint; Visual Basic6.0；

目 录

第一章 概述 1

1.1矩形波纹管膨胀节标准 1

1.2矩形金属波纹管种类及用途 1

1.2.1种类 1

1.2.2用途 1

1.3矩形金属波纹管膨胀节计算方法 1

1.4矩形波纹管的设计 2

1.4.1 评价方法的提出 2

1.4.2 有限元分析的结果 2

1.4.3波纹管特点的应用 2

1.4.4 波纹管的疲劳寿命 3

1.5 矩形波纹管的应用 3

第二章 设计方法 5

2.1膨胀节压力应力的计算公式及其校核公式 5

2.2设计疲劳寿命公式 5

2.3压力引起的波纹管梁模式挠度的公式如下 6

2.4单波轴向弹性刚度的计算公式 6

2.5膨胀节位移及其刚度的计算公式 6

2.5.1单式膨胀节单波位移计算公式 6

2.5.2 复式膨胀节单波位移计算公式 7

2.6膨胀节整体弹性刚度及压力推力 7

2.6.1单式膨胀节 7

2.6.2复式膨胀节 7

2.7波纹管压力推力计算 8

第三章 软件设计 9

3.1软件介绍 9

3.2界面 10

3.3程序编制 11

3.4 矩形波纹管设计计算书 12

第四章 设计图纸介绍 14

4.1 波纹管密封截止阀 14

4.2 烟气管道膨胀节和矩形非金属膨胀节 14

4.3 波纹膨胀节 14

小结 15

参考文献 16

致谢 18

第一章 概述

所谓的波纹膨胀节，即能够起到伸缩作用主要是靠波纹管来实现的，对波纹膨胀节的功能及强度设计主要是对波纹管的设计，波纹管的不同设计及组合，可以使波纹管拉伸、压缩和弯曲，从而形成轴向、横向、角向三种基本形式的波纹膨胀节。

1.1矩形波纹管膨胀节标准

日本MHI矩形波纹膨胀节标准和美国CE以及GB/T12777-2008《金属波纹管补偿器通用技术条件》进行设计和制造检验的标准。它们的区别在于前两个标准给出了波的形状，波高和波距都有固定的参数要求。而国内标准给出了矩形波纹的结构形式以及计算公式，对于波形和波高波距等参数没有规定。对于空冷机组用矩形波纹膨胀节一般要求进行有限元应力分析 ^[1] 。

1.2矩形金属波纹管种类及用途

1.2.1种类

矩形波纹管分为很多种，这里以矩形金属波纹管为例，介绍矩形波纹管结构及疲劳寿命、有限元分析。首先，矩形金属波纹管一般分为三种，即直截角、斜截角和圆角矩形波纹管。

1.2.2用途

矩形金属波纹管膨胀节一般应用在电厂火电机组的烟风管道系统、电厂空冷机组的透平出口处、干熄焦炉余热锅炉进口处，风机出口处等。起到减震、吸收热位移等作用。它不仅在系统中需要三维热补偿又需要对系统的刚度力较小，具有耐温、耐腐蚀、减震、热补偿和长期稳定的工作在系统中的能力^[2] 。

1.3矩形金属波纹管膨胀节计算方法

美国膨胀节制造商协会标准（简称EJMA）从1985年修订第五版就给出了矩形波纹管的计算公式，其推导过程原理是按照材料力学超静定方法，讲波纹部分的应力变成两端固定的两个梁的叠加，从而推导出计算公式，矩形波纹管实际的推导原理应按照长短边不等的框架处理，这样EJMA给出的公式与实际有很大误差，所以我们探索新的计算公式^[3][4] 。那么，我们知道矩形波纹管的角刚度很大，Z方向应按框架处理，如简单地当做固定端，则当长短也不等时，四角的弯矩不能平衡，解得的Y_l,Y_s及S₈均有误差；其次，因Lgt;gt;t,这样的宽版应按平面应变理论计算即（b）式应为：YZ=(P₂L（Nq）⁴β)/(384E*（Lt³/12(1-y²)）=(P₂(Nq)⁴(1-y²)β)/(32Et³)。最后，波纹板在X方向与接管相连，如认为是固定端，则接管应为刚体，当然这是不现实的^[5][6] 。

1.4矩形波纹管的设计